黄河故道土地整理景观效应分析

樊雷

摘 要：土地整理可能对区域景观格局产生重要影响，黄河故道地区是河南省重要的土地整理开发区域。以河南省南乐县寺庄土地开发整理项目为例，通过GIS手段，应用景观生态学方法，分析项目区土地整理前后的土地利用结构和景观格局变化。结果表明：土地整理实施后，在土地利用结构发生显著变化的同时，景观破碎化程度与景观多样性显著降低。基于黄河故道地区的生态特征，提出了该区域土地整理景观效应分析的常用指标，并建议在今后的土地整理活动中引入景观生態设计理念，实现生态效益与其他效益的有机结合。

关键词：土地整理；景观生态学；景观效应指标；黄河故道；GIS

中图分类号：F301.21 Q149 文献标识码：A

1.引言

土地整理是在一定区域内，按照土地利用总体规划或城市规划确定的目标和用途，采取行政、经济、法律和工程手段，对土地利用状况进行调整改造、综合整治，提高土地利用率和产出率，改善生产、生活条件和生态环境的过程[1]。因此，土地整理是一个对土地资源及其利用方式进行再组织和再优化的过程，不仅要遵循社会经济法则，还要遵循自然生态原理[2]。土地整理特别是农地整理的过程也是一个区域景观格局改变的过程，通过一定的工程技术措施和生物措施，改变区域内景观格局和原位状态，从而会对该区域内的土壤、水资源、植被、生物等环境要素及其生态过程产生直接或间接、有利或有害的影响[3]。土地整理过程中的工程措施不同程度地改变了地表微地貌和土地生态系统，对景观生态效应和生态过程产生了影响。土地整理的景观效应研究尚未得到足够的重视，尚缺乏系统的研究，应是今后土地整理研究的重点方向之一[4]。

以2001年国土资源部实施第一批国家重点土地整理项目为标志，我国土地整理开始步入政府主导的快速发展道路。黄河故道地区主要分布在黄河中下游地区河南、河北、山东、江苏四个省，在黄河两岸造成了大片的沙化、盐碱化土地，严重制约着区域经济和社会的可持续发展。黄河故道地区作为我国重要的耕地后备资源区域，被列入《全国土地开发整理规划（2001-2010）》确定的重点区域，开展了大范围的土地开发整理，实施了一批土地开发整理项目。在黄河故道地区大力推行土地开发整理，建设节水型生态农业，对改善生态防护效能，提升农业综合生产能力，构建社会注意和谐社会，促进社会主义新农村建设，保障国家粮食安全都具有十分重要的意义。

本文基于GIS手段，应用景观生态学方法，从土地整理项目区角度，以南乐县寺庄土地整理项目为例，分析了土地整理前后的景观格局变化，探讨了景观格局变化后的格局效应，以期为土地整理的规划设计和生态环境影响评价工作提供科学依据。

2.研究区域概况

南乐县属河南省濮阳市管辖，地处河南省东北隅，冀鲁豫三省交界处。介于北纬35°58'55″～36°22'6″，东经115°0'42″～115°28'40″之间。下辖12个乡镇。辖区面积624 km2，2005年末全县总人口48.23万人，其中农业人口44.52万人，占全县总人口的92.31%。耕地面积34830hm2，人均耕地仅0.07hm2，是河南省人多地少的县份之一。南乐县地处黄河下游冲积平原，地势平坦，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，年平均气温13.4℃，年平均降水量640.1mm，全年无霜期207d。

南乐县寺庄土地整理项目是南乐县2003年申报的国家土地整理重点项目。项目区位于南乐县北部的寺庄乡境内，总面积651.74hm2，项目区地处黄河故道区，地势呈西南高东北低，局部略有起伏，平均坡降为1/5000～1/6000，海拔高度在44～52 m。项目区土壤属风砂土土类，土壤养分含量低，渗透性强，抗旱、保水性能差。共涉及8个行政村，涉及总人口为25310人，项目区人均耕地0.06hm2，农民人均收入1475元。

3.研究数据与方法

3.1研究数据

为排除项目区基础图件与实地状况的差异，本研究所用图件包括项目区整理前土地利用现状图（1：2000），整理后土地利用图（竣工图）（1：2000），均为实地测量成图。项目区有关社会经济数据来自南乐县统计年鉴及寺庄乡2004年度统计报告。

3.2研究方法

对项目区整理前后土地利用图件利用GIS软件 Arc/INFO进行处理，提取土地利用信息。土地整理前后的景观格局分析利用美国俄勒冈大学的FRAGSTSTS景观指标程序包进行。

3.3景观分析指标选取

结合有关景观生态学理论和研究成果，本研究选取的景观生态学指标包括斑块水平、斑块类型水平和景观水平三个层次，重点从斑块类型水平和景观水平上选取了斑块密度、景观形状指数、分维数、分离度指数，聚集度指数，斑块类型丰富度指数，Shannon和Simpson多样性与均匀度指数进行分析[5-7]。

4.结果与分析

4.1土地整理对土地利用结构的影响

土地整理前，项目区有五种土地利用类型，其中占比例最大的是耕地，占57.90%；其次是沙地，占39.84%；交通用地（2.01%），居民点和工矿用地（0.15%），水域最少（0.11%）。整理前各土地利用类型在项目区中的分布和比重见图1，表1。

土地整理后，土地利用类型发生显著变化，比例最大的依然是耕地，占96.57%，增加比例达38.68%；其次是交通用地，占2.74%；水域占0.68%，居民点和工矿用地与沙地全部转变为耕地、交通用地、水域等其他土地利用类型。整理后各土地利用类型在项目区中的分布和比重见图2，表1。各土地利用类型变化情况见表2。

由表2分析，土地整理后，原有耕地中的99.61%仍然保留耕地，其他新增耕地主要来源于沙地。交通用地和水域用地相对变化不大，而沙地与居民点和工矿用地全部消失，转变为耕地、交通用地和水域。

4.2土地整理对土地利用斑块布局的影响

由表3可知，土地整理后，由于对项目区内土地利用进行了重新布局，土地利用类型以耕地占绝对优势。各种土地利用的斑块数量、斑块密度和斑块变异系数均表现出减小的趋势，而平均斑块面积增加1.45hm2，最大斑块面积和最小斑块面积则有所减少，与整理前相比，整理后斑块大小变得相对均匀，斑块的变异系数降低了1.24%。

整理后，项目区未利用土地（沙地）全部转变为其他土地利用类型；耕地不仅其斑块数量（66个）和斑块密度（10.12个/hm2）最高，而且其总面积（629.40hm2）、斑块平均面积（9.54hm2）、最大斑块面积（12.44hm2）、比例（96.57%）也都最大，在景观中占据绝对优势。

4.3土地整理对景观格局的影响

景观指数能够高度浓缩景观格局信息，定量反应其结构组成和空间配置方面的特征。由表4可知，土地整理实施后，有关土地利用类型的空间分布特征发生了显著变化。耕地的边缘密度、景观形状指数和分离度指数都明显降低，而聚集度指数略有升高，说明耕地在土地整理过程中的斑块形状、面积和空间分布变化较大，耕地形状趋于规则，面积增大，分布趋于集中，体现了所谓的“田成方”。交通用地和水域面积有一定增加，但由于其分布有一定间隔，因此边缘密度、景观形状指数均有所降低或基本不变；由于整理后田间道路和沟渠按照“路成网、渠相连” 布置，聚集度指数略有较低，分离度升高。

由表5可知，对项目区的整个景观而言，土地整理后，景观边缘密度、形状指数和分离度指数明显降低，降幅超过29%，分维数略有降低（-4.13%），而聚集度（0.21）略有升高，说明景观中各个斑块形状趋于规则，从空间配置上看，景观由许多小斑块组成转变为以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连接为主。

土地整理后，原有的沙地和居民点与工矿用地全部转变为其他土地利用类型，斑块类型由原来的5类转变为3类，土地利用斑块数量也减少，故斑块类型丰富度指数由原来的0.76降低至0.46。多样性和均匀度指数的大小取决于斑块类型的多少和斑块类型在面积上分布的均匀程度，其值越大，说明景观结构组成的复杂性越大，空间分布越均匀。Shannon和Simpson的多样性指数和均匀度指数的降幅超过29%，一方面由于未利用土地转换为其他土地利用类型，斑块类型数量减少，另一方面土地整理使原来破碎的小斑块合并为较大的斑块，斑块类型在空间上分布趋于集中。

5.结论与讨论

我国土地整理的主要目的是增加耕地面积、提高土地利用率，改善生产、生活条件和生态环境，而追求经济效益、生态效益和社会效益的综合效益最大化是土地整理的最终目标。随着土地整理的逐步深入，土地整理生态效益的重要性日益显现，因此在土地整理中加强景观生态建设显得愈加重要。

从南乐县寺庄土地整理项目可以看到，土地整理实施后，其他土地利用类型多转变为耕地，其中，沙地和居民点与工矿用地几乎全部转变为耕地，耕地的有效面积增加，项目区超过95%的面积变成耕地。同时，土地整理改变了景观的斑块特征，景观的破碎化程度和各个景观斑块的被分割的程度降低，土地利用的斑块呈现出数量减少，面积增大，大小变异不显著的特点。土地整理使景观中的原有的离散小斑块转变为以少数大斑块为主或同一类型的斑块相互连接引起整个景观的边缘密度、景观形状指数和分离度指数降低；也造成景观多样性和均匀度指数降低，说明土地整理在减轻景观破碎化的同时也降低了景观多样性。所以，土地整理规划设计时应融入景观生态设计的思想，尽可能改善生态系统结构简单，生态系统脆弱的状况，注意景观多样性的设计，改善景观系统的多样性和稳定性。而未来的土地整理景观生态研究重点围绕土地整理的景观生态设计，土地整理对区域景观生态与土地质量的影响以及土地整理的生态效应分析等方面展开。为了保证土地资源的可持续利用，改善土地整理项目区生态系统结构简单的状况，应当在土地整理项目的规划设计阶段融入景观生态设计思想，以景观生态为指导，提高项目区的景观多样性和生态系统的稳定性。

本文结合景观格局指标研究进展和土地开发整理规划对景观格局的影响，选取了土地整理景观效应分析的常用指标，包括斑块水平和景观水平上6类11种指标。在斑块水平上可选用斑块密度、斑块大小（各个景观类型面积、最大和最小斑块面积、平均斑块面积）；在景观水平上可选取镶嵌度指数（聚集度指数），生境破碎化指数（分离度指数）和多样性指数（Shannon多样性和均匀度指数）。

利用景观生态学方法研究黄河故道地区土地整理前后景观格局的变化，将为该地区土地整理规划设计提供科学依据，同时也可以为其他地区的土地整理提供一定的借鉴。

参考文献

[1] 鹿心社.论中国土地整理的总体方略[J].农业工程学报，2002.18（1）：1～4.

[2] 王军、余莉、罗明等.土地整理研究综述[J].地域研究与开发，2003.22（2）：8～11.

[3] 张慧、付梅臣.土地整理项目中的景观生态规划设计[J].山东农业大学学报（自然科学版），2005.36（2）：270～274.

[4] 王军、邱扬、杨磊等.基于GIS的土地开发整理景观效应分析[J].地理研究，2007.26（2）：258～264.

[5] 肖篤宁、李秀珍、高峻等. 景观生态学[M].北京.科学出版社，2003.31～59.

[6] 张金屯、邱扬、郑凤英.景观格局的数量研究方法[J].山地学报，2000.8（4）346～352.

[7] 杨晓艳、朱德举、 郧文聚等.土地开发整理对区域景观格局的影响[J].农业工程学报，2005.21（9）：67～71.